高浑浊河流悬沙质量浓度的地面遥感监测方法

以金沙江中下游一级支流龙川江为例，通过探讨河流地面反射光谱与河流悬沙质量浓度的关系，初步开发了河流悬沙质量浓度的地面遥感预测技术。研究发现，基于R800/R550的经验模型，仅能够预测浓度范围在400g．m^-3以下的悬沙质量浓度值，对于较低悬沙质量浓度的河流或其他水域有较大运用价值。光学拟合技术能够预测龙川江在其整个变化范围的河流悬沙质量浓度，最高预测浓度可以达到13000g.m^-3。通过直接运用两种方法，或者进一步将它们提升成为卫星遥感运用技术后，对于中国西南众多的江河湖库有着重要的理论和现实意义。     

巢湖水体悬浮物含量与光谱反射率的关系

利用高光谱地物光谱仪在巢湖进行了反射光谱测量和同步水质采样分析，在分析巢湖水体反射光谱特征的基础上，分别研究了悬浮物浓度与水体光谱反射率和光谱反射率的一阶微分之间的关系，结果表明在近红外波段范围，单波段反射率和一阶微分光谱反射率都与悬浮物的浓度有较好的相关性，而且利用微分光谱估算内陆水体悬浮物浓度有较大潜力。     

湖南郴县千里山花岗岩及其衍生岩脉云母矿物的红外光谱研究

湖南郴县千里山花岗岩及其衍生岩脉云母矿物系统的红外光谱分析结果表明:这些云母矿物分属于Li-Fe系列和Li-Al系列,前者所有红外光谱吸收峰波数均较后者相应的吸收峰值低;羟基伸缩振动与云母~(v1)Al的含量有关;(Al)Si-O-Si的对称伸缩振动与~(vl)Li~+含量关系密切;而Si-O弯曲振动或O-Me(金属)伸缩振动的频率变化则主要受~(vl)Fe~(2+)的含量制约。不同类型的云母有时其成分与红外光谱振动频率的关系有各自的规律,根据这一关系可以大致划分云母种属并粗略估计云母中某些主要组分的相对含量。结合云母产状的分析,两个系列出现于花岗岩蚀变的不同演化阶段,这对探讨岩体演化及矿化规律有一定的意义。     

研究星载IPDA激光雷达探测CO2光谱纯度

光谱纯度是积分路径差分吸收激光雷达最重要的系统参数之一,光谱纯度直接影响CO₂数据的探测精度.在模式研究中要求输入观测的CO₂数据误差小于1×10^-6,对激光器光谱纯度参数设计提出很高要求.本文采用有效吸收截面分析探测反演误差的方法,研究了由光谱纯度带来的CO₂柱浓度探测误差,并基于窄带滤波器对光谱不纯能量的抑制作用,对不同带宽的窄带滤波器进行选择和分析,从而达到降低对光谱纯度的要求,提升探测精度的目的,最后讨论了由于窄带滤波器造成的能量衰减所对随机误差的影响.结果表明：当光谱纯度为99.9%,窄带滤波器带宽1GHz,透射率为0.86,脉冲能量为100mJ时CO₂探测的系统误差小于0.084×10^-6,随机误差小于0.02×10^-6,满足探测精度要求.     

城市污水厂污泥碱性热水解的分离特性

为考察碱性热水解技术分离城市污水厂污泥中有机物和无机物的特性,设计单因素试验研究了Na OH投加量、反应温度和反应时间对分离效果的影响。结果发现:随着Na OH投加量升高,无机物先增多后减少,有机物变化趋势反之;反应温度升高,无机物变化不一致,有机物含量减少;反应时间延长,无机物增多,有机物减少。试验得出:最佳反应条件为Na OH投加量10%、反应温度150℃、反应时间2 h。在此条件下,固相中无机物和有机物含量分别为76.6%和23.4%,液相中COD、NH3-N、TN和TP分别为139 733,446,3 326,238 mg/L。由电子扫描显微镜(scanning electron microscope,SEM)表征结果可知,反应后细胞结构破碎,有机物和无机物均被释放减少;由X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)可知,反应后金属元素含量增加;而GC-MS分析结果表明,水解后有机化合物的种类、含量均有减少。     

城市黑臭水体的吸收特性分析

黑臭水体是城市水环境的一个严重问题,对城市黑臭水体光学特性进行分析,是利用遥感技术手段进行黑臭识别的前提与基础.2016~2017年采集了长沙、南京和无锡的城市黑臭水体共计85个样点,非黑臭水体共计80个样点,并对水样的悬浮物等水质参数浓度以及水体组分的吸收系数进行了测量.结果表明:(1)黑臭水体的总颗粒物吸收系数、非色素颗粒物吸收系数总体上高于非黑臭水体.(2)黑臭水体与非黑臭水体的CDOM吸收系数有明显的差异.由此可用CDOM吸收特征波段440 nm和不同波段范围内拟合的吸收系数曲线斜率对黑臭水体进行区分.城市黑臭水体吸收特性的分析,将为黑臭水体的遥感识别和监测提供有效的技术支撑.黑臭水体中的高CDOM浓度,可以作为遥感识别黑臭水的一个重要参考.     

基于紫外光谱分析的腐殖质混凝控制

腐殖质是水溶性天然有机物(DOM)的主要成分,对水处理过程有重要影响.为探究利用紫外光谱分析实现饮用水处理在线混凝控制的可行性和理论基础,以含腐殖酸和高岭土配水为实验对象,通过烧杯实验考察了不同水质条件对PACl混凝剂最佳投加量的影响,研究了SUVA_(254)和光谱特征斜率与混凝效果的相关性,利用排阻色谱分析了紫外光谱斜率与水体有机物组分之间的关系.结果表明,混凝剂最佳投加量与DOM浓度呈正比关系,两者计量学关系(以Al/DOC计)为0.61mg·mg~(-1).随混凝剂投加量的增加,腐殖酸溶液的SUVA_(254)从8.9 L·(mg·m)~(-1)下降并稳定至2.0 L·(mg·m)~(-1),有机物去除率与SUVA_(254)值呈正相关.光谱斜率与SUVA_(254)的变化趋势一致,且S_(275~295)与SUVA_(254)线性相关最优(R2=0.81).排阻色谱结果表明,混凝优先去除DOM中的腐殖质组分,S275~295与有机物中腐殖质组分对总UVA_(254)的占比存在明显的线性相关,光谱斜率测定对实现饮用水混凝过程的控制有重要意义.     

溶解性有机质在岩溶水系统中的迁移转化及影响因素分析

溶解性有机质(DOM)的荧光物质是一种较好的示踪剂,用于鉴别DOM的来源及其在水文系统中的地球化学行为.该物质在岩溶水系统中的研究较少,并且要作为潜在示踪剂,系统中有很多因素影响其光谱信息.实验选取一典型岩溶流域,通过三维荧光光谱技术(EEMs)和平行因子分析(PARAFAC),结合水化学数据分析,揭示DOM荧光物质在不同岩溶含水空间的组成和转化关系,刻画流域尺度DOM的来源,探讨水化学因素对DOM荧光物质转移的影响机制.结果表明,流域外源地表水和岩溶地表水中的DOM以类蛋白色氨酸为主,浅层岩溶水和深层岩溶水以类蛋白色氨酸和酪氨酸为主.荧光指数(FI)、生物指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)的综合分析认为,浅层岩溶水和深层岩溶水的DOM主要来自于内源微生物分解,岩溶地表水和外源地表水的DOM既有陆源输入又有内源微生物分解,且内源贡献占有较大比例.受岩溶水化学参数的影响,3种荧光物质具有明显的分异特征:类酪氨酸物质对Ca~(2+)和HCO_3~-具有较强的适应性,在岩溶水中存在的比例比较大.类色氨酸物质则相反,类富里酸物质则与TDS、浊度、Cl~-、SO_4~(2-)等呈现极显著正相关关系.流域上游浅层岩溶水中的DOM主要来自内源.出露地表以后,其有机质同时来自内源和外源输入.在流域下游渗入深层岩溶地下水以后,DOM逐渐向低芳香烃有机质化合物转化,大分子DOM逐渐减少,荧光强度减弱.主成分分析(PCA)提取出3个主成分,分别为反映岩溶水渗滤、转化、水流条件的水体矿化指标,反映土壤淋滤和自然渗滤关系的TOC、NO_3~-及类蛋白质指标,以及反映岩溶水系统水化学、生物化学过程的Ca~(2+)、HCO_3~-、荧光指数和类富里酸指标.此外研究还认为,总荧光强度,类富里酸物质和类蛋白物质可以分别作为岩溶水快速渗流、转化及岩溶含水层脆弱性的示踪剂.研究结果有助于认识岩溶地下水DOM的生物地球化学循环,进行岩溶系统有机污染控制,为岩溶水系统中物质的地球化学过程表征提供一种新的工具.     

周村水库主库区水体热分层形成过程中沉积物间隙水DOM的光谱演变特征

运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC)以及紫外-可见光谱技术,对周村水库热分层形成过程中沉积物间隙水中溶解性有机物(DOM)的垂向分布及光谱特性进行分析.结果表明:周村水库沉积物间隙水DOM的紫外-可见吸收光谱吸收系数的变异系数在-400%~400%之间,表明其性质在不同深度上存在差异; E2/E3变化说明随着热分层的形成,富里酸所占DOM的比例也随之升高; E3/E4 3. 5以及SR 1表明DOM为生物源,以富里酸为主;荧光光谱中出现了类富里酸峰(C1、C3)、类蛋白峰(C2、C5)和类腐殖酸峰(C4、C6);类富里酸以及类蛋白是DOM的主要构成组分; DOM总荧光强度、各组分荧光强度随着热分层形成过程呈下降趋势,垂向间和采样点的分布差异明显;热分层形成过程中水库沉积物间隙水的高BIX、FI、β:α以及低HIX,表明沉积物间隙水DOM以生物活动的内源为主,具有低腐殖化,强自生源特征.